fisica i completo - GNELSONJ

Cap. 14. Mecanismos de transferencia de calor
Ejemplo 14.4. Una carretera de superficie ennegrecida a una temperatura de
320 K recibe energía radiante del Sol por un valor de 700 W/m 2 . Calcular la
radiación neta ganada por cada m 2 de la superficie de la carretera.
Solución: la energía que emite la superficie de la carretera es:
1
5.
67
10
W
m K
H = εσAT 4
A(
320K
)
− 8
4
H = × ×
⇒ =
2 4
Como del Sol recibe 700 W/m 2 , la radiación neta es:
Ley de Wien.
H
A
421
H
A
W
neta = 700 − 594.
5 = 105.
5
m
2
594.
5
La figura 14.10 muestra la curva típica de la intensidad de radiación de un
cuerpo negro en función de la longitud de onda de la radiación emitida, para
diferentes valores de temperatura indicados como frío, templado y cálido. De
acuerdo a la teoría cuántica, se encuentra que los cuerpos a una temperatura
determinada, emiten radiación con un valor máximo para una longitud de onda
λ dada. Al aumentar la temperatura de un cuerpo negro, la cantidad de energía
que emite se incrementa. También, al subir la temperatura, el máximo de la
distribución de energía se desplaza hacia las longitudes de onda más cortas. Se
encontró que este corrimiento obedece a la siguiente relación, llamada ley del
desplazamiento de Wien (Wilhelm Wien, alemán, 1864-1928):
W
m
λmaxT = 2897 (14.7)
donde λmax es la longitud de onda que corresponde al máximo de la curva de
radiación (figura 14.10), en µm, y T es la temperatura absoluta del objeto que
emite la radiación. La ley de Wien afirma que para la radiación de un cuerpo
2